Ústav technologie, mechanizace a řízení
staveb
Teorie měření
a regulace
© 2015 - Ing. Václav Rada, CSc.ZS – 2015/2016
17.SPEC-tak.1.
taktilní 1
Další pokračování
o
dalších moderních principech snímačů
…………
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2013/2014
Taktilní snímače 1
- představují samostatnou specializovanou skupinu
- patří do třetí generace snímačů
- v některých úlohách jsou nezastupitelné (z celé řady
důvodů a pohledů)
- umožní získat dosud nedostupné informace z
nejrůznějších oblastí, vědy, techniky i „obyčejného“
života
- …..
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014/2015
Taktilní snímače pro automatizaci
- jsou obsaženy v nejrůznějších předmětech a prvcích,
aniž by si to jedinec uvědomoval a používá je běžně a
bezproblémů ….
- …..
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
© VR - ZS 2014/2015
Taktilní snímače pro automatizaci
Hmat je tradičně řazen mezi pět lidských smyslů.
Ve skutečnosti je hmat spíše soubor několika růz-
ných smyslů, které pomocí receptorů v kůži umož-
ňují získávat informace z bezprostředního okolí -
tlaku, bolesti, chladu, tepla, vpichu, vibrací atd.
Hmatové receptory jsou v kůži rozprostřeny s
různou hustotou.
2012/2013
Taktilní snímače 1
Taktilní … hmatový, dotykový, smyslový.
T- MaR
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
Souhrnně se uvedený soubor stimulací
nazývá taktilní kontakt.
Mezilidský kontakt pomocí doteku se nazývá
haptika.
Taktilní snímače 1
Taktilní … hmatový, dotykový, smyslový.
T- MaR
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
Taktilní snímače jsou inspirovány různými
biologickými vzory.
Jednou z charakteristik biologicky inspirovaných
taktilních snímačů je, že obsahují více než jednu
snímací strategie.
Například - zjištění, jaké je rozložení tlaků a sil,
pomocí pole tlakových snímačů (čidel) tenzome-
trické růžice.
Taktilní snímače 1 T- MaR
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
Proto je výhodou biologicky navrženého taktilního
snímače, že je schopen provádět naráz různé druhy
snímání, např. dvoubodová diskriminace (dvojbo-
dový dotyk) i síla (tlak) snímání.
Jeden takový snímač kombinuje snímání síly (tlaku),
snímání vibrací, snímání teploty i přenosu tepla.
Taktilní snímače 1 T- MaR
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
Jeden takový snímač kombinuje snímání síly (tlaku),
snímání vibrací, snímání teploty i přenosu tepla.
Může dále sloužit např. k určení hmotnosti, těžiště,
koeficientu tření, tepelné vodivosti, atp.
Taktilní snímače 1 T- MaR
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
Pokročilé verze biologicky navržených taktilních
snímačů zahrnují snímání vibrací.
Vibrace jsou určeny jako důležité pro pochopení in-
terakcí mezi snímačem hmatu (taktilním s.) a objek-
tů po kterém klouže (taktilní) čidlo po objektu.
Tyto interakce jsou nyní chápány jako důležité pro
lidské (ale i průmyslové) nástroje posuzování stru-
ktury objektu.
Taktilní snímače 1 T- MaR
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
V průmyslu se nyní přikládá značný význam systémům
pro získání a zpracování obrazové informace – v mno-
ha případech jsou taktilními snímači doplněny.
V robotice nemohou být mechanické vlastnosti objektu
určeny pouze z obrazu.
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2014/2015
Taktilní snímače, které měří velmi malé změny,
musí mít velmi vysokou citlivost.
Vlastní čidla musí být navržena tak, aby měly malý
vliv na to, co se měří.
Taktilní snímače 1 T- MaR
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
Mechanoreceptor (dotykový či taktilní
receptor) je smyslový receptor (orgán), který
zaznamenává změny tlaku (dotyk), bolest, napětí a
natažení.
Mechanoreceptory obecně patří mezi jednodušší
smyslové receptory, vznikly z epiteliálních buněk
pokožky (je tkáň tvořená buňkami, které na sebe
těsně naléhají, a minimem mezibuněčné hmoty.
Taktilní snímače 1
Taktilní … s tím souvisí:
T- MaR
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Informace o základních kategoriích, konstrukčních
principech, vlastnostech, příkladech řešení a použití
taktilních senzorů a snímačů, nacházejících uplat-
nění jak v robotice a montážní a manipulační tech-
nice v průmyslu, tak zčásti mimo průmyslové obory.
Taktilní snímače 1
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Roboty jsou konstruované k interakci s objekty – to
vyžaduje manipulaci zahrnující: přesnost, zručnost,
nebo interakce s neobvyklými předměty.
K tomu je nezbytné zajistit smyslový aparát, který je
funkčně ekvivalentní s různými senzory, kterými je
člověčenstvo (lidská pracovní síla …) přirozeně
obdařeno.
Taktilní senzory byly vyvinuty pro použití s roboty.
Taktilní snímače 1
WIKIPEDIA.CZ
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Taktilní čidla a snímačeumožňují získat specifickou informaci, kterou
nelze obstarat jiným způsobem a jejíž znalost
je nutná při interakci mezi různými předměty,
prvky, tělesy, …...
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
Taktilní čidla a snímače - je to velmi široký pojem
………...
velké množství různých prvků od mikrospínačů in-
dikujících dotyk, přes senzory měřící úchopnou sílu
nebo prokluzování uchopeného předmětu až po slo-
žité snímače nahrazující lidský hmat – ty jsou z apli-
kačního hlediska asi nejvýznačnější.
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
Taktilní čidlo nebo snímač je prvek schopný snímat
informaci o dotyku s prvkem vnějšího prostředí a
převádět ji na elektrický signál.
Taktilním snímačem je obvykle míněno maticově nebo
jinak polohově uspořádané seskupení dílčích taktilních
čidel a snímačů.
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
Taktilní čidlo nebo snímač je prvek realizovaný na
různých fyzikálních principech čidel jiných fyzikálních
veličin …. přitom hmat není fyzikální veličinou, pro-
tože zahrnuje tlak i jiné fyzikální, ale i NEFYZIKÁLNÍ
veličiny.
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2014/2015
T- MaR
Taktilní systémy mají oproti standardním systémům
četné výhodné vlastnosti, zejména:
– malá a lehká zařízení s možností být součástí
úchopné hlavice,
– možnost měnit pracovní prostor senzoru (snímače)
přesunem úchopné hlavice,
– paralelní sběr a rychlý paralelní přenos údajů,
– ……
© VR - ZS 2011/2012
Taktilní snímače 1
T- MaR
– …….
– značná míra nezávislosti na okolních vlivech v
porovnání s vizuálními systémy, kde dopadající stíny
mohou vést k chybám,
– snadné pořízení výstupního signálu v číslicové
formě,
– levná realizace, a to včetně celého rozpoznávacího
systému,
– možnost řídit robot v reálném čase.
© VR - ZS 2011/2012
Taktilní snímače 1
T- MaR
– ……. uplatnění:
– robotika – hmatové a úchopové senzory
– biomedicína a stomatologie – náhrady částí těla –
snímání chodidla – rozložení váhy na ploše chodidla –
vady tvaru chodidla či prstu – atp.
– zjišťování přítomnosti nebo nepřítomnosti dotyku –
zda je či není hmatový (dotykový) kontakt
– informace o velikosti působící síly či tlaku
– 1D a 2D (plošné) snímače dotyku
© VR - ZS 2013/2014
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
K nevýhodám taktilních systémů v porovnání s
standardním systémům patří:
– omezená rozlišovací schopnost v důsledku
mechanických nedokonalostí konstrukce,
– nutná minimální úchopná síla,
– nutnost sledovat opotřebení.
© VR - ZS 2011/2012
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit
do čtyř kategorií:
© VR - ZS 2011/2012
1. určené k rozpoznání tvaru a rozměru předmětů:
a) taktilní snímač vhodně umístěný na aktivní
úchopné hlavici robotu = taktilní informace se
získává z primárních nebo ze sekundárních taktil-
ních senzorů taktilního snímače při uchopení
(sevření) předmětu úchopnou hlavicí; tímto se
získá informace o globálních vlastnostech objektu,
Taktilní snímače 1
T- MaR
Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit
do čtyř kategorií:
© VR - ZS 2011/2012
b) taktilní snímač umístěný na zařízení, které po-
stupně aktivně ohmatává rozpoznávaný předmět
tak, že postupuje po jeho povrchu; získává tedy
taktilní informaci o lokálních vlastnostech povrchu
objektu v relativně malé oblasti, v níž se objektu
dotýká.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit
do čtyř kategorií:
© VR - ZS 2011/2012
2. Jednoduché taktilní snímače nebo čidla umí-
stěné na aktivní úchopné hlavici, jejichž cílem je
zjistit, zda byl předem známý předmět správně
uchopen; generují jen dotykovou informaci a lze je
použít i k vyhodnocení síly stisku čelistí úchopné
hlavice.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit
do čtyř kategorií:
© VR - ZS 2011/2012
3. Taktilní čidla a snímače umístěné na exponova-
ných místech ramena robotu, kdy cílem je plnit
bezpečnostní funkce (např. dají signál k zastavení
pohybu ramena, jestliže toto narazí na neočeká-
vaný objekt).
Taktilní snímače 1
T- MaR
4. Taktilní čidla a snímače generující informaci
využívanou k řízení pohybu robotů či jiných
automatických mechanismů a k usnadnění jejich
orientace v prostoru.
© VR - ZS 2011/2012
Z hlediska účelu lze taktilní snímače rozdělit
do čtyř kategorií:
Taktilní snímače 1
Taktilní snímače a senzory se podle použitého
fyzikálního principu dělí na systémy
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2015/2016
– mechanické
– s elastomery
– s tenzometry
– s odporovým principem
– s kapacitním principem
– s infračerveným principem
– s ultrazvukovým principem
– s piezoelektrickými materiály
– s optickými vlákny
Taktilní snímače 1
Taktilní snímače a senzory se podle použitého
fyzikálního principu dělí na systémy
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2013/2014
– s tlustou odporovou vrstvou
– s tenkou odporovou vrstvou
– s vakuovou diodovou strukturou
– s využitím prvků CMOS
Taktilní snímače 1
… snímače mechanické
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
sestrojené na bázi CMOS tenzometrického prvku pro
měření tlaků (traction stress sensor)
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2015/2016
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Snímač s vodivým elastomerem informuje nejen
o prostém kontaktu, ale může poskytnout i
kvantitativní a kvalitativní informaci o před-
mětu, s jehož povrchem přicházejí čidla do
kontaktu.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
© VR - ZS 2011/2012
… … elastomery – z čeho to je?
Elastomer ... hmota na bázi kaučuku …
jde o silikonovou pryž sycenou grafitem
nebo železným prachem.
Elastická vlákna jsou definována jako
vlákna, která se dají natáhnout na nejméně.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Převodník síly na elektrický signál = čidlem je
vodivý elastomer měnící svůj elektrický odpor v
závislosti na působící síle.
Se stlačováním a relaxací poddajného materiálu se
mění výsledný odpor čidla.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Typická závislostodporu R taktilního
snímače s vodivým
polymerem na působící
síle F – a je nelineární v
celém rozsahu.
© VR - ZS 2013/2014
…
snímače s
elastomery
6
4
2
0
14 16 18 20 22 24 26 28
F [N]
Taktilní snímače 1
T- MaR
Senzory s citlivým polymerním materiálem (Force
Sensitive Resistor – FSR) = odporové čidlo využí-
vající závislost elektrického odporu polymerové
vrstvy (Resistive Film, FSR Polymer Ink) na pů-
sobící síle.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu FSR
Taktilní snímače 1
T- MaR
Základem je odporová vrstva vyrobená technikou
tlustých vodivých polymerových vrstev (Polymer
Thick Film – PTF) a tvořená elektricky vodivými a
nevodivými částicemi o velmi malých rozměrech
Při působení síly na tuto vrstvu se částice vzá-
jemně dotýkají, a vytvářejí tak vodivé dráhy, čímž
se odpor vrstvy zmenšuje.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu FSR
Taktilní snímače 1
T- MaR
Čidlo FSR lze typicky zatížit silou do 10 N, do
max. 100 N. Při typické změně odporu v roz-
mezí od 2 MΩ do 2 kΩ.
Maximální tlak, při němž čidlo ještě funguje,
se pohybuje v rozmezí 100 až 200 Pa.
Rozlišovací schopnost čidla je lepší než 0,5 %.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu FSR
Taktilní snímače 1
T- MaR
Čidla FSR se nehodí pro přesná měření.
Důvodem je tolerance (rozdílnost) převodní
charakteristiky mezi jednotlivými čidly, která
činí 15 až 25 %.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu FSR
Taktilní snímače 1
T- MaR
Tato varianta má příznivější převodní (statickou)
charakteristiku – má „menší“ nelinearitu.
Lineární část převodní charakteristiky je delší
(větší) a proto ji lze snáze využít k měření
zatížení.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu FSR
Taktilní snímače 1
T- MaR
Výstupní elektrický signál lze linearizovat rezisto-
rem nebo softwarově v počítači.
Jednotlivé konstrukce snímačů se liší umístěním
elektrod a elastického materiálu.
© VR - ZS 2013/2014
… snímače s elastomery typu FSR
Taktilní snímače 1
T- MaR
Umístění elektrod a elastického materiálu, který
leží mezi snímacími elektrodami nebo je umístěn
na dvojici speciálně tvarovaných elektrod, je
charakteristickou reálnou vlastností.
Snímač může obsahovat různé vrstvy, které nasta-
vují měřicí rozsah a popř. chrání vodivý elastomer
před poškozením při velkém rázovém přetížení.
© VR - ZS 2013/2014
… snímače s elastomery typu FSR
Taktilní snímače 1
T- MaR
Pro měření rozložení statických a dynamických
tlaků byl vyvinut snímač Plantograf V05.
Je určen k analýze chůze člověka, rozložení
tlaků na plosce chodidla, sedu a k indikaci
stavu velkých kloubů.
Snímač existuje v podobě pevné desky i elas-
tické plenky, obě varianty jsou chráněny mezi-
národními patenty).
© VR - ZS 2013/2014
… snímače s elastomery ……
Taktilní snímače 1
T- MaR
Obsahuje 7 500 senzorů o rozměrech 2 × 2 mm,
rozmístěných rovnoměrně na ploše 300 × 400 mm.
Použitý vodivý elastomer CZ 57-7 RSC má
tloušťku 0,5 mm a je stabilní při teplotě od –40 do
+100 °C.
Snímková frekv. je 300 Hz, vzorkovací frekv. 2,5
MHz a rozlišení na výstupu osm bitů ( to znamená
rozlišení pomocí 256 úrovní).
© VR - ZS 2013/2014
… snímače s elastomery ……
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2013/2014
… snímače s elastomery ……
Snímač
Plantograf V05
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu FSR
pružný substrát
s tištěnou odporovou vrstvou
mezera
vlepená vrstva
pružný substrát s
tištěnými elektrodami rub
aktivní oblast
Uspořádání
snímače FSR
od firmy
Interlink
Electronics.
Taktilní snímače 1
T- MaR
© VR - ZS 2013/2014
… snímače s elastomery typu FSR
Základem senzoru je odporová vrstva vyrobená
technikou tlustých vodivých polymerových vrstev
(Polymer Thick Film – PTF) a tvořená elektricky
vodivými a nevodivými částicemi o velmi malých
rozměrech.
Při působení síly na tuto vrstvu se částice vzájem-
ně dotýkají, a vytvářejí tak vodivé dráhy, čímž se
odpor vrstvy zmenšuje.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Typická statická
charakteristika
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu FSR
100
10
1
0,1
0,1 1 10 100
F [N]
100
10
1
0,1
0,1 1 10 100
F [N]
Taktilní snímače 1
T- MaR
FlexiForce od fy Tekscan, Inc. používá tenká,
ohebná čidla s vodivým materiálem na dvou
tištěných podkladových materiálech – výhody:
• lepší linearita
• měření s vyšším zatížením
• stabilní výkon s ohledem na prostor.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Výhody této konstrukce jsou však historicky ome-
zené připojovacími konektory = pinové konektory
jsou nejpraktičtější a cenově dosti efektivní – a
snadno přizpůsobitelné potřebám aplikaci konco-
vého zákazníka.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Uspořádání čidla
od firmy Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Výhody FlexiForce čidel:
• velká flexibilita
• vynikající linearita a přesnost (lepší než ± 3 %)
• přesné aplikační a technické pokyny
• široká škála rozsahů měřených sil
• výstup senzoru není funkcí snímací plochy
• vysoká teplota při měření (až 210 ºC) High-
Temp Model (HT201)
• velmi malá tloušťka čidla – 0,2 mm.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Typická specifikace čidla:Linearita: < ± 3 % (přímka pro 0 – 50 % zatížení)
Opakovatelnost: < ± 2,5 % z rozsahu ( do 80 % plné
působící síly)
Hystereze: < 4,5 % z rozsahu (do 80 % plné působící
síly)
Drift: < 5 % z logaritmicky rostoucího času (trvalé
zatížení 90 %)
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Doba odezvy: < 5 μsec (doba potřebná k reakci čidla
na změnu vstupní síly - nárazové zatížení)
Provozní teplota: standardní -9 °C až 60 °C nebo -9 °C
až 204 °C provedení High-Temp na přání
Vliv teploty: ± 0,36 % na 1 °C
Pro zatížení, méně než cca 5 kg je provozní teplota
standardního provedení zvýšena na 74 °C.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
FlexiForce čidla fungují jako snímací odpor v el. ob-
vodu – pro nulový tlak má vysoký odpor (isolant) –
pro velký tlak tento odpor klesá.
Hodnotu odpor lze číst na připojením multimetru.
Platí, že křivka vodivosti je lineární.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2013/2014
…… snímače
s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2013/2014
…… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače s elastomery
Uspořádání tlakového čidla s kruhovou
snímací plochou od firmy Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Uspořádání tlako-
vého čidla s vícená-
sobnou (8x) sní-
mací plochou od
firmy Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Uspořádání tlakového
čidla s vícená-sobnou
(3x) snímací plochou
speciálného tvaru od
firmy Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Uspořádání tlakového
čidla s vícenásobnou
(24x) snímací plochou
speciálného tvaru od
firmy Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2013/2014
…… snímače
s elastomery
Uspořádání tlakového
čidla s vícenásobnou
snímací plochou
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2015/2016
…… snímače
s elastomery
Taktilní snímače 1
snímač jako vložka
do boty – pro
správné tvarování
výstelky - ortopedie
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2015/2016
…… snímače
s elastomery
Taktilní snímače 1
snímač jako deska
pro měření tlaku
vyvolaného chodidlem
- ortopedie
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Přklady provedení
maticového čidla
(cca 380 x 380 mm)
od firmy Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2013/2014
…… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače s elastomery
Uspořádání
tlakového čidla s
nesymetrickou
snímací plochou
od firmy Tekscan
– FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Příklady provedení
celkem malého čidla
(úhlopříčka 0,25“,
tj. cca 6,35 mm)
od firmy Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Příklad provedení
výrobku = pásku s
čidly – který lze
stříhat na jednotlivá
čidla podle aplikace -
fa Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
© VR - ZS 2011/2012
…… snímače
s elastomery
Přklady provedení
čidel od firmy
Tekscan –
FlexiForce.
Taktilní snímače 1
T- MaR
Používají se v konstrukci dotykových klávesnic,
notebookových touchpadů, dalších různých
zařízení, popř. ke zjišťování polohy předmětů.
Lze vyrobit čidla různých tvarů.
Lze vyrobit snímače složené z jednotlivých čidel.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaR
Čidlo reaguje na normálovou, i na tečnou složku síly.
… jde o dvě spojená vrstvová čidla
- první je tvořeno klky na odporové vrstvě a vytváří tzv.
dynamický senzor, citlivý na dynamickou změnu
polohy klků působením tečné složky síly, na kterou
spodní odporová vrstva nereaguje (druhé).
Statická tlaková síla se projeví ve spodní vrstvě
reagující změnou odporu.
© VR - ZS 2013/2014
- obr. následuje
… snímače s elastomery typu odporová vrstva
Taktilní snímače 1
T- MaR
Princip čidla –
působení
normálové a
smykové
složky síly
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery typu odporová vrstva
t
t
t
t
normálová složka síly
dynamický
statický
tečná složka síly
dynamický
statický
a)
b)
Taktilní snímače 1
T- MaR
Konstrukce
prstu umělé
ruky DLR
se senzorem
FSR
© VR - ZS 2013/2014
… snímače s elastomery typu FSR
vnitřní podpěra
krycí
pryžová
vrstva
vrchní
podpěra
připojovací
konektor
Materiál FSR
A
B
pružná vrstva
Materiál FSR
pružná vrstva
Materiál FSR
A B
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Detekční fólie Pressurex® od firmy Sensor Product
Inc. je velmi tenká (tloušťka 0,01 až 0,05 mm), vněj-
ším vlivům odolávající pružná fólie umožňující sta-
novit rozložení tlaku mezi dvěma dotýkajícími se
povrchy objektů - i zakřivených.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery - detekční fólie
Pressurex
Taktilní snímače 1
T- MaR
Obsahuje tenkou vrstvu mikrokapsulí, umístěnou
vespod přenosové polyesterové fólie, které se půso-
bením síly protrhnou a jejich obsah zapůsobí na ba-
revnou vývojovou vrstvu, na vyvíjecí fólii.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery - detekční fólie
Pressurex
Taktilní snímače 1
T- MaR
Fólie Pressurex se poté vyjme z místa měření a
z výsledného zabarvení se určí působící síla,
popř. tlak.
U některých typů fólie se velikost tlaku nemusí
projevit jen intenzitou zabarvení, ale též změ-
nou barvy.
© VR - ZS 2011/2012
- obr. následuje
… snímače s elastomery - detekční fólie Pressurex
Taktilní snímače 1
T- MaR
Princip čidla –
použití fólie
Pressurex
a) fólie po zatížení,
b) převod intenzity
zabarvení na
působící tlak
© VR - ZS 2011/2012
100 %a)
b)
87 %
75 %
62 %
50 %
37 %
25 %
0 %
… snímače s elastomery - detekční fólie Pressurex
Taktilní snímače 1
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Snímač využívá kapacitního principu – viz dále.
… snímače otisku prstu
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2015/2016
T- MaR
Uspořádání každého prvku – pixelu – kapacitního
snímače.
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2015/2016
… snímače otisku prstu
T- MaR
Taktilní senzory pro automatizaci
Snímač s vodivým elastomerem informuje nejen
o prostém kontaktu, ale může poskytnout i
kvantitativní a kvalitativní informaci o před-
mětu, s jehož povrchem přicházejí čidla do
kontaktu.
© VR - ZS 2011/2012
… snímače s elastomery
Taktilní snímače 1
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Taktilní senzory pro automatizaci
…. jsou v pokračování
… snímače s tenzometry
Taktilní snímače 1
© VR - ZS 2015/2016
T- MaR
… a to by bylo
k 1. informaci
o taktilních prvcích pro automatizaci
zatím vše......
© VR - ZS 2015/2016
Taktilní snímače 1